電池技術(shù)的進(jìn)步有目共睹，無(wú)論是石墨負(fù)極、硅負(fù)極還是金屬負(fù)極，在介紹中都宣稱具有更高的能量密度、更快的充電速度、更低的單位成本以及更多的循環(huán)次數(shù)。而今天我們要講的紙電池，可以為輕型、高效的新型能源存儲(chǔ)帶來(lái)希望之光。



一、什么是紙電池？

紙電池是指采用印刷工藝將電極材料印刷到薄膜基材上的新型電池，因?yàn)槠浔∪缂堄直环Q為“紙電池”。它將傳統(tǒng)電池的電解質(zhì)、正負(fù)極材料與高度柔韌的紙材質(zhì)結(jié)合在一起，形成一種薄型、可彎曲的電池結(jié)構(gòu)。這種電池并不完全由紙制成，但紙是其主要的結(jié)構(gòu)成分，使其具有良好的柔韌性和可塑性。

紙電池的工作原理與傳統(tǒng)電池相似，也是通過正負(fù)極之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流。但與傳統(tǒng)電池不同的是，紙電池使用的材料更為環(huán)保，制造過程更為簡(jiǎn)單，成本也相對(duì)較低。

二、紙電池的歷史

美國(guó)加州斯坦福大學(xué)2009年成功研制了“紙電池”，用硅納米線做成的電池是鋰離子電池功效的10倍。瑞典科學(xué)家2015年12月研制出了一種能作為電池的“紙”，其效率之高，所儲(chǔ)存的電能可以和市場(chǎng)上最好的超級(jí)電容電池相媲美。

用于紙電池的納米材料是很特別的，是直徑極小的一維結(jié)構(gòu)，有助納米材料制成的墨水緊緊粘在紙張上，令電池和超級(jí)電容器非常耐用，紙電容器壽命可能長(zhǎng)達(dá)4萬(wàn)個(gè)充電和放電周期。

與傳統(tǒng)電池相同，這種新型電池的組成部分也包括電極、電解液和隔離膜。具體而言，這種新型的紙電池是由植入了電極和電解液的纖維素紙構(gòu)成，其中纖維素紙就起到了隔離物的作用。電極分別是加入纖維素中的碳納米管和覆蓋在纖維素制成的薄膜上的金屬鋰;而電解液就是六氟磷酸鋰溶液。美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)家就是通過把電池的三部分綜合到薄薄的一張紙上，而制成了這種新型紙電池。

研究顯示，在2伏的電壓下，這種新型紙電池每克能產(chǎn)生10毫安的電流。據(jù)介紹，這種新型的電池除了制作方法創(chuàng)新外，還具有很多重要的特性，比如說(shuō)柔韌性。這種新型的紙電池由于成分主要是纖維素，因此保持了紙的一些特性，具有較好的柔韌性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示，這種電池對(duì)溫度的適應(yīng)能力相當(dāng)強(qiáng)，在-70℃至150℃的溫度區(qū)間都能正常使用。

三、紙電池的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

用于紙電池的納米材料是很特別的，是直徑極小的一維結(jié)構(gòu)，有助納米材料制成的墨水緊緊粘在紙張上，令電池和超級(jí)電容器非常耐用，紙電容器壽命可能長(zhǎng)達(dá)4萬(wàn)個(gè)充電和放電周期。

這種電池避免了傳統(tǒng)電池會(huì)產(chǎn)生的金屬、鋰及堿性化合物泄漏問題，對(duì)環(huán)境無(wú)害，可作為一般的家庭廢物加以處理。開發(fā)公司表示，這種電池價(jià)格也十分便宜?？勺鳛橹悄芸?、音樂賀卡和電子報(bào)紙等的電源，并可用于RFID（射頻識(shí)別）電子標(biāo)簽。隨著RFID技術(shù)的迅速發(fā)展，這種紙質(zhì)電池的潛在市場(chǎng)未來(lái)有望達(dá)到幾十億美元。

紙電池的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。這種電池可用于智能卡、音樂賀卡、電子標(biāo)簽、電子報(bào)紙、射頻識(shí)別器（RFID）、手機(jī)、手提電腦等產(chǎn)品。其潛在價(jià)值十分可觀。